饱和度对泥质粉砂岩冻结力学性质的影响

饱和度对泥质粉砂岩常温下力学性质的影响已多有讨论,但对其冻结状态下力学性质的影响尚不明确。对6种饱和度(0%、20%、40%、60%、80%、100%)的泥质粉砂岩样品冻结前后的纵波波速、核磁共振T2谱、冻结状态下的抗拉强度和点荷载强度进行了测试,试验结果表明:(1)冻结状态下,随饱和度的增加,纵波波速呈现先降低后升高的趋势;(2)在-20℃下,完全饱和样品内部孔隙水有49. 2%保持未冻,60%饱和度的样品有81. 4%未冻,而20%饱和度样品有87. 4%的孔隙水没有冻结;(3)冻结状态下岩样的抗拉强度和点荷载强度随初始饱和度的增加均呈现减小-增加-减小的趋势,在饱和度80%左右均有一极大值,且两个强度的最大值均不出现在饱和度100%时。分析后发现,在低饱和度的状态下,冻结岩石的强度仍取决于孔隙中的未冻水含量;而在高饱和度的区间,孔隙冰的含量决定了其冻结强度;对于接近饱和的岩石,其冻结强度还受到冻胀损伤的影响。

黄土地基H-U组合荷载作用下扩底桩承载特性研究

为研究水平-上拔(H-U)组合荷载作用下荷载倾角和扩径比对扩底桩抗拔承载特性的影响,开展了黄土地基中4组荷载倾角θ(0°、15°、30°、60°)和2组扩径比λ(1.5、2.0)下的抗拔承载特性试验.对比分析了不同工况下的荷载位移曲线、桩身应变和桩侧土压力分布规律,探讨了扩底桩抗拔承载性能与荷载角度、扩径比之间的关系.进一步探究了荷载顺序、长径比和抗剪强度等因素对H-U组合荷载下破坏包络线的影响.研究结果表明:当θ=0°时,λ由1.5提高至2.0时,扩底桩的极限承载力T_(λ=2)较T_(λ=1.5)提高了126%;随着荷载倾角的增加,当θ>30°时,λ增大对扩底桩的极限承载力提高效果降低.H-U联合荷载作用下桩体承载力随着长径比(L/d)和土体抗剪强度的增加而增大,扩底桩主要通过扩大端克服桩周土体抗力,从而提高单桩抗拔承载性能.

冻融过程中未冻水含量对非饱和粉土抗剪强度的影响

对含水率为18.3%的非饱和粉土进行了冻融过程中不同温度下的直剪试验,用核磁共振测定了冻融过程中孔隙水的相变过程,并分析了未冻水、孔隙冰对其力学性质的影响机制。试验结果表明:(1)非饱和粉土冻结可分为过冷段(>-1.15℃)、快速冻结阶段(-1.15℃^-2℃)和稳定冻结阶段(<-2℃),快速冻结阶段76%的孔隙水冻结,而稳定冻结阶段未冻水含量只减少7%;(2)冻融过程中黏聚力随温度发生显著变化,内摩擦角变化幅度很小;(3)冻结过程中抗剪强度的变化主要发生在稳定冻结阶段,快速冻结阶段黏聚力仅增大38.5%,内摩擦角基本无变化,而稳定冻结阶段黏聚力增大123.5%,内摩擦角降低12%。得到以下结论:(1)快速冻结阶段黏聚力增大主要是由于孔隙水冻结导致基质吸力增大,毛细黏聚作用增强;稳定冻结阶段黏聚力增大主要是由于冰对土颗粒胶结强度增大;(2)含冰量变化不大时,冻土抗剪强度主要受冰对土颗粒胶结强度的控制,而此胶结强度决定于未冻水膜的厚度;(3)稳定冻结阶段内摩擦角降低主要由孔隙中水冰相变发生体积膨胀时对土颗粒骨架的作用力导致。